JP6863206B2

JP6863206B2 - 鋳片分析装置、鋳片分析方法及びプログラム

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Publication number: JP6863206B2
Application number: JP2017188284A
Authority: JP
Inventors: 山田　裕久; 裕久山田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: JP2019066189A

Description

本発明は、鋳片の分析を行う鋳片分析装置及び鋳片分析方法、並びに、当該鋳片分析方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。

従来から、鋳片の断面をエッチング処理して偏析部を顕在化し、その大きさや数量等から、鋳片の内部品質を評価する手法が提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。具体的に、下記の特許文献１には、エッチング処理が施された鋳片の断面を撮影して鋳片断面画像を撮影し、当該鋳片断面画像における明度コントラストに基づいて鋳片の偏析の有無や大きさを検出する技術が開示されている。

特開平７−３０６１６１号公報

しかしながら、鋳片の断面には、偏析の他にポロシティと呼ばれる欠陥が存在する場合があり、特許文献１に記載の技術のように、単に、鋳片断面画像における明度コントラストの観点からは、偏析とポロシティとを精度良く判別することが困難であるという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、鋳片における偏析とポロシティとを精度良く判別できる仕組みを提供することを目的とする。

本発明の鋳片分析装置は、鋳片の分析を行う鋳片分析装置であって、鋳片の分析を行う鋳片分析装置であって、エッチング処理が施された前記鋳片の断面を撮影する撮影手段と、前記断面と交差する基準軸を挟むようにして配置された一対の照明手段と、前記一対の照明手段のうちのいずれか１つの照明手段から前記断面と前記基準軸との交点に向けて照明光を照射させ、当該照明光の正反射方向から前記断面を前記撮影手段に撮影させて第１の断面画像を生成し、前記一対の照明手段のうちの第１の照明手段から前記交点に向けて照明光を照射させ、前記基準軸に沿った方向から前記断面を前記撮影手段に撮影させて第２の断面画像を生成し、前記一対の照明手段のうちの第２の照明手段から前記交点に向けて照明光を照射させ、前記基準軸に沿った方向から前記断面を前記撮影手段に撮影させて第３の断面画像を生成する断面画像生成手段と、前記第１の断面画像、前記第２の断面画像および前記第３の断面画像に基づいて、前記断面に形成された偏析とポロシティとを判別する判別手段とを有する。
また、本発明は、上述した鋳片分析装置による鋳片分析方法、及び、当該鋳片分析方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを含む。

本発明によれば、鋳片における偏析とポロシティとを精度良く判別することができる。

本発明の実施形態に係る鋳片分析装置の概略構成の一例を示す図である。本発明の実施形態を示し、図１に示す鋳片断面撮影機構の内部構成の一例を示す図である。本発明の実施形態における撮影モードごとに、図２に示す鋳片断面撮影機構の内部構成の様子を示した図である。図３に示す撮影モードごとに行われる鋳片断面撮影機構の走査（移動）の一例を示す図である。図１の断面画像生成部で生成される第１の断面画像、第２の断面画像、第３の断面画像及び第４の断面画像、並びに、図１の二値化処理部で生成される第１の二値画像及び第２の二値画像の一例を示す図である。本発明の実施形態における全体的な処理手順の一例を示すフローチャートである。図６のステップＳ３００における鋳片断面撮影及び断面画像生成処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。図６のステップＳ４００における鋳片分析処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。本発明の実施形態における実施例を示し、図１の断面画像生成部で生成した第１の断面画像、第２の断面画像、第３の断面画像及び第４の断面画像の一例を示す図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る鋳片分析装置１００の概略構成の一例を示す図である。この鋳片分析装置１００は、鋳片２００の分析（より具体的には、鋳片２００の偏析及びポロシティに係る分析）を行う装置である。

本実施形態に係る鋳片分析装置１００は、図１に示すように、鋳片断面撮影機構１１０と、画像処理・制御装置１２０と、入力装置１３０と、表示装置１４０を有して構成されている。また、本実施形態に係る鋳片分析装置１００は、図１に示すように、外部装置Ｇと通信可能に接続されている。

まず、鋳片断面撮影機構１１０について説明を行う。
鋳片断面撮影機構１１０は、画像処理・制御装置１２０の制御に基づいて、例えば図１に示す例では紙面右側から紙面左側に移動しながら、エッチング処理が施された鋳片の断面２０１を撮影するための撮影機構である。なお、本実施形態においては、図１に示す例とは反対に、鋳片断面撮影機構１１０が鋳片２００の左側に位置している場合には、鋳片断面撮影機構１１０は、画像処理・制御装置１２０の制御に基づいて、図１に示す紙面左側から紙面右側に移動しながら、エッチング処理が施された鋳片の断面２０１を撮影する。ここで、図１に示す鋳片２００においては、その上面が、エッチング処理が施された鋳片の断面２０１となっている。本実施形態では、鋳片２００を所定の位置に固定し静止させた状態で、鋳片断面撮影機構１１０を移動させることにより、鋳片の断面２０１の撮影を行う。

この鋳片断面撮影機構１１０は、図１に示すように、撮影装置１１１と、光学系１１２と、第１の照明装置１１３と、第２の照明装置１１４とを有して構成されている。

撮影装置１１１は、画像処理・制御装置１２０の制御に基づいて、光学系１１２を介して、エッチング処理が施された鋳片の断面２０１を撮影する装置である。ここで、本実施形態においては、撮影装置１１１は、例えばラインセンサカメラである。

光学系１１２は、撮影装置１１１から鋳片の断面２０１に至る光路の間に設けられ、画像処理・制御装置１２０によって撮影モードに応じてその配置等が設定される。

第１の照明装置１１３及び第２の照明装置１１４は、画像処理・制御装置１２０の制御に基づいて、撮影装置１１１が撮影する撮影領域を照明する一対の照明手段である。ここで、第１の照明装置１１３及び第２の照明装置１１４としては、例えばＬＥＤを搭載した棒状の照明装置を用いることができる。また、本実施形態においては、第１の照明装置１１３及び第２の照明装置１１４は、同レベルの光量の光を照射する照明装置を用いることができる。

図２は、本発明の実施形態を示し、図１に示す鋳片断面撮影機構１１０の内部構成の一例を示す図である。なお、図２において、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。また、図２は、図１に示す鋳片の断面２０１を横方向（水平方向）にとった図である。

撮影装置１１１は、エッチング処理が施された鋳片の断面２０１を光学系１１２を介して撮影する。ここで、本実施形態においては、光学系１１２は、図２に示すように、可動ミラー１１２１と、固定ミラー１１２２〜１１２３とを有して構成されている。

一対の照明手段である第１の照明装置１１３及び第２の照明装置１１４は、鋳片の断面２０１と交差する基準軸３０１を挟むようにして配置されている。ここで、本実施形態においては、基準軸３０１として、鋳片の断面２０１と直交する直交軸を適用した例について説明する。第１の照明装置１１３は、鋳片の断面２０１と基準軸３０１との交点３０２に向けて照明光を照射するものであり、図２では、その照明光の光中心軸３０３が基準軸３０１に対して角度θ₁の斜角となることを示している。また、第２の照明装置１１４は、鋳片の断面２０１と基準軸３０１との交点３０２に向けて照明光を照射するものであり、図２では、その照明光の光中心軸３０４が基準軸３０１に対して角度θ₂の斜角となることを示している。即ち、本実施形態においては、第１の照明装置１１３及び第２の照明装置１１４が、基準軸（具体的に本実施形態では、直交軸）３０１を挟むようにして配置されているため、鋳片の断面２０１と基準軸３０１との交点３０２に向けて照射される照明光は、鋳片の断面２０１に対して斜角に入射することになる。

また、図２において、第２の照明装置１１４による照明光の角度θ₂を第１の照明装置１１３による照明光の角度θ₁と異ならせているのは、角度θ₂と角度θ₁とを等しくすると、第１の照明装置１１３から照射された照明光が鋳片の断面２０１で正反射した際に第２の照明装置１１４に遮られてしまい、この正反射した照明光に基づく撮影を撮影装置１１１で行えなくなるからである。

なお、図２では、第１の照明装置１１３及び第２の照明装置１１４から交点３０２に向けて照明光を照射する例として、それぞれの照明光の光中心軸３０３及び３０４が交点３０２と一致する例を示しているが、本発明においてはこれに限定されるものではない。例えば、本発明において、第１の照明装置１１３及び第２の照明装置１１４から交点３０２に向けて照明光を照射することには、第１の照明装置１１３及び第２の照明装置１１４から所定の広がりをもって照明光が照射された際に、それぞれの照明光の光中心軸３０３及び３０４が交点３０２と一致していなくても、それぞれの照明光が交点３０２の位置に照射される場合も、含まれるものとする。

図３は、本発明の実施形態における撮影モードごとに、図２に示す鋳片断面撮影機構１１０の内部構成の様子を示した図である。なお、図３において、図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。

図３（ａ）に示す撮影モードは、可動ミラー１１２１を光路から外し、第２の照明装置１１４を消灯した上で、第１の照明装置１１３を点灯させて交点３０２に向けて照明光を照射し、当該照明光が鋳片の断面２０１で正反射する正反射方向から撮影装置１１１で鋳片の断面２０１を撮影する撮影モードである。本実施形態では、この図３（ａ）に示す撮影モードを「正反射撮影モード」と称する。また、この図３（ａ）には、第１の照明装置１１３から照射された照明光が鋳片の断面２０１で反射（正反射）してから撮影装置１１１に入射するまでの第１の光路３１０を示している。

なお、図３（ａ）では、第１の照明装置１１３から照射された照明光の正反射方向から撮影装置１１１に撮影させる例として、撮影装置１１１の光学中心軸が交点３０２と一致するような例を示しているが、本発明においてはこれに限定されるものではない。例えば、本発明において、第１の照明装置１１３から照射された照明光の正反射方向から撮影装置１１１に撮影させることには、図３（ａ）に示す状態で、撮影装置１１１の光学中心軸が交点３０２と一致していなくても撮影装置１１１で交点３０２の位置が撮影できる場合も、含まれるものとする。

図３（ｂ）に示す撮影モードは、可動ミラー１１２１を光路に入れ、第２の照明装置１１４を消灯した上で、第１の照明装置１１３を点灯させて交点３０２に向けて照明光を照射し、基準軸３０１に沿った方向から撮影装置１１１で鋳片の断面２０１を撮影する撮影モードである。本実施形態では、この図３（ｂ）に示す撮影モードを「第１のステレオ撮影モード」と称する。また、この図３（ｂ）には、第１の照明装置１１３から照射された照明光が鋳片の断面２０１で反射（拡散反射（乱反射））してから撮影装置１１１に入射するまでの第２の光路３２０を示している。

なお、図３（ｂ）では、基準軸３０１に沿った方向から撮影装置１１１に撮影させる例として、撮影装置１１１の光学中心軸が交点３０２と一致するような例を示しているが、本発明においてはこれに限定されるものではない。例えば、本発明において、基準軸３０１に沿った方向から撮影装置１１１に撮影させることには、図３（ｂ）に示す状態で、撮影装置１１１の光学中心軸が交点３０２と一致していなくても撮影装置１１１で交点３０２の位置が撮影できる場合も、含まれるものとする。

図３（ｃ）に示す撮影モードは、可動ミラー１１２１を光路に入れ、第１の照明装置１１３を消灯した上で、第２の照明装置１１４を点灯させて交点３０２に向けて照明光を照射し、基準軸３０１に沿った方向から撮影装置１１１で鋳片の断面２０１を撮影する撮影モードである。本実施形態では、この図３（ｃ）に示す撮影モードを「第２のステレオ撮影モード」と称する。また、この図３（ｃ）には、第２の照明装置１１４から照射された照明光が鋳片の断面２０１で反射（拡散反射（乱反射））してから撮影装置１１１に入射するまでの第３の光路３３０を示している。

なお、図３（ｃ）では、基準軸３０１に沿った方向から撮影装置１１１に撮影させる例として、撮影装置１１１の光学中心軸が交点３０２と一致するような例を示しているが、本発明においてはこれに限定されるものではない。例えば、本発明において、基準軸３０１に沿った方向から撮影装置１１１に撮影させることには、図３（ｃ）に示す状態で、撮影装置１１１の光学中心軸が交点３０２と一致していなくても撮影装置１１１で交点３０２の位置が撮影できる場合も、含まれるものとする。

また、図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードと図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードにより、照度差ステレオ撮影が実現される。また、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、可動ミラー１１２１を光路に対して挿抜する設定を行うことによって、各撮影モードによる撮影が行われる。

図４は、図３に示す撮影モードごとに行われる鋳片断面撮影機構１１０の走査（移動）の一例を示す図である。なお、図４において、図１〜図３に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。

図４（ａ）は、図３（ａ）に示す正反射撮影モードにおける鋳片断面撮影機構１１０の走査（移動）の一例を示している。この図４（ａ）に示す例では、鋳片の断面２０１に対して鋳片断面撮影機構１１０を紙面右側から紙面左側に走査（移動）させる様子が示されている。即ち、この場合、撮影装置１１１による撮影位置を示す図３（ａ）の交点３０２も、鋳片の断面２０１に対して紙面右側から紙面左側に移動することになる。

図４（ｂ）は、図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードにおける鋳片断面撮影機構１１０の走査（移動）の一例を示している。この図４（ｂ）に示す例は、例えば図４（ａ）に示す正反射撮影モードにおける鋳片断面撮影機構１１０の走査（移動）が終了した後に行う場合を想定しており、鋳片の断面２０１に対して鋳片断面撮影機構１１０を紙面左側から紙面右側に走査（移動）させる様子が示されている。即ち、この場合、撮影装置１１１による撮影位置を示す図３（ｂ）の交点３０２も、鋳片の断面２０１に対して紙面左側から紙面右側に移動することになる。

図４（ｃ）は、図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードにおける鋳片断面撮影機構１１０の走査（移動）の一例を示している。この図４（ｃ）に示す例は、例えば図４（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードにおける鋳片断面撮影機構１１０の走査（移動）が終了した後に行う場合を想定しており、鋳片の断面２０１に対して鋳片断面撮影機構１１０を紙面右側から紙面左側に走査（移動）させる様子が示されている。即ち、この場合、撮影装置１１１による撮影位置を示す図３（ｃ）の交点３０２も、鋳片の断面２０１に対して紙面右側から紙面左側に移動することになる。

ここで、再び、図１の説明に戻る。
画像処理・制御装置１２０は、撮影装置１１１による撮影で得られた鋳片の断面２０１に係る断面画像の画像処理を行うとともに、本実施形態に係る鋳片分析装置１００の動作を統括的に制御する。

この画像処理・制御装置１２０は、図１に示すように、断面画像生成部１２１と、二値化処理部１２２と、判別部１２３と、判別結果出力部１２４を有して構成されている。

断面画像生成部１２１は、撮影装置１１１による撮影で得られた鋳片の断面２０１に係る断面画像を生成するものであり、図１に示すように、第１の断面画像生成部１２１１と、第２の断面画像生成部１２１２と、第３の断面画像生成部１２１３と、第４の断面画像生成部１２１４を有して構成されている。

第１の断面画像生成部１２１１は、図３（ａ）に示す正反射撮影モードにおける撮影制御を行って、鋳片の断面２０１に係る第１の断面画像を生成する。具体的に、第１の断面画像生成部１２１１は、図３（ａ）に示すように、可動ミラー１１２１を光路から外し、第２の照明装置１１４を消灯した上で、第１の照明装置１１３を点灯させて交点３０２に向けて照明光を照射し、当該照明光の正反射方向から撮影装置１１１で鋳片の断面２０１を撮影する制御を行って、鋳片の断面２０１に係る第１の断面画像を生成する。この第１の断面画像の具体例については、図５を用いて後述する。

第２の断面画像生成部１２１２は、図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードにおける撮影制御を行って、鋳片の断面２０１に係る第２の断面画像を生成する。具体的に、第２の断面画像生成部１２１２は、図３（ｂ）に示すように、可動ミラー１１２１を光路に入れ、第２の照明装置１１４を消灯した上で、第１の照明装置１１３を点灯させて交点３０２に向けて照明光を照射し、基準軸３０１に沿った方向から撮影装置１１１で鋳片の断面２０１を撮影する制御を行って、鋳片の断面２０１に係る第２の断面画像を生成する。この第２の断面画像の具体例については、図５を用いて後述する。

第３の断面画像生成部１２１３は、図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードにおける撮影制御を行って、鋳片の断面２０１に係る第３の断面画像を生成する。具体的に、第３の断面画像生成部１２１３は、図３（ｃ）に示すように、可動ミラー１１２１を光路に入れ、第１の照明装置１１３を消灯した上で、第２の照明装置１１４を点灯させて交点３０２に向けて照明光を照射し、基準軸３０１に沿った方向から撮影装置１１１で鋳片の断面２０１を撮影する制御を行って、鋳片の断面２０１に係る第３の断面画像を生成する。この第３の断面画像の具体例については、図５を用いて後述する。

第４の断面画像生成部１２１４は、第２の断面画像生成部１２１２で生成された第２の断面画像と、第３の断面画像生成部１２１３で生成された第３の断面画像とを差分処理して、第４の断面画像を生成する。この第４の断面画像の具体例については、図５を用いて後述する。

二値化処理部１２２は、第１の断面画像生成部１２１１で生成された第１の断面画像を第１の二値化閾値を用いて二値化処理して第１の二値画像を生成するとともに、第４の断面画像生成部１２１４で生成された第４の断面画像を第２の二値化閾値を用いて二値化処理して第２の二値画像を生成する。この第１の二値画像及び第２の二値画像の具体例については、図５を用いて後述する。

図５は、図１の断面画像生成部１２１で生成される第１の断面画像、第２の断面画像、第３の断面画像及び第４の断面画像、並びに、図１の二値化処理部１２２で生成される第１の二値画像及び第２の二値画像の一例を示す図である。

まず、図５（ａ）には、鋳片の断面２０１における表面形状である鋳片の断面形状５１０が示されている。また、図５（ａ）に示す鋳片の断面形状５１０には、ポロシティ５１１と、偏析５１２の形状が示されている。ここで、ポロシティ５１１とは、例えば、鋳片２００の内部に包含されているガスによる鋳造欠陥である。

図５（ａ）に示すように、ポロシティ５１１と偏析５１２は、両者とも凹部の形状であるが、ポロシティ５１１の凹部の深さが小さくとも数百μｍであるのに対し、エッチングによりできる偏析５１２の凹部の深さは数十μｍ程度である。また、ポロシティ５１１及び偏析５１２の両者とも、凹部には細かい凹凸が存在しているが、ポロシティ５１１や偏析５１２以外の部位（以下、「母材部」と称する）５１３は、研磨により平坦となっている。なお、図５（ｂ）及び図５（ｃ）では、図５（ａ）に示す鋳片の断面形状５１０に相当する情報を縦方向に揃えて図示している。

図５（ｂ）には、第１の断面画像生成部１２１１において、図５（ａ）に示す鋳片の断面２０１について、図３（ａ）に示す正反射撮影モードの撮影制御を行うことにより生成した第１の断面画像５２０が示されている。図３（ａ）に示す正反射撮影モードでは、母材部５１３で正反射した照明光が撮影装置１１１に直接入射するため、撮影装置１１１で得られる画像において母材部５１３の部分は非常に明るく（白っぽく）なる。これに対して、ポロシティ５１１や偏析５１２では、図５（ａ）に示す凹部の内部における凹凸により、照明光の反射輝度が低下するため、撮影装置１１１で得られる画像においてポロシティ５１１や偏析５１２の部分は母材部５１３の部分よりも暗く（黒っぽく）なる。

そして、第１の断面画像生成部１２１１は、例えば、上述した撮影装置１１１で得られた画像の平均輝度が白と黒との間の中間色に係る所定の輝度になるように当該画像の輝度補正を行って、図５（ｂ）に示す第１の断面画像５２０を生成する。この図５（ｂ）に示す第１の断面画像５２０には、図５（ａ）のポロシティ５１１に相当する画像領域５２１、図５（ａ）の偏析５１２に相当する画像領域５２２、及び、図５（ａ）の母材部５１３に相当する画像領域５２３が示されている。

また、図５（ｂ）には、第１の断面画像５２０における輝度を表した輝度グラフ５３０が示されている。この輝度グラフ５３０には、二値化処理部１２２で第１の断面画像５２０を二値化処理する際の第１の二値化閾値５３１の一例が示されている。

また、図５（ｂ）には、二値化処理部１２２において、第１の断面画像５２０を第１の二値化閾値５３１を用いて二値化処理することにより生成した第１の二値画像５４０が示されている。具体的に、二値化処理部１２２は、第１の断面画像５２０において、第１の二値化閾値５３１未満の輝度値の領域を二値のうちの一方の値（例えば０）に係る黒色領域（第１領域）とし、第１の二値化閾値５３１以上の輝度値の領域を二値のうちの他方の値（例えば１）に係る白色領域（第２領域）として、第１の二値画像５４０を生成する。この第１の二値画像５４０では、図５（ａ）のポロシティ５１１に相当する領域に黒色領域（第１領域）５４１が存在し、図５（ａ）の偏析５１２に相当する領域に黒色領域（第１領域）５４２が存在し、図５（ａ）の母材部５１３に相当する領域に白色領域（第２領域）５４３が存在している。

図５（ｃ）には、第２の断面画像生成部１２１２において、図５（ａ）に示す鋳片の断面２０１について、図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードの撮影制御を行うことにより生成した第２の断面画像５５０が示されている。図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードでは、基準軸３０１の左側に配設された第１の照明装置１１３から基準軸３０１に対して斜角に照明光が照射され、基準軸３０１に沿った方向から撮影装置１１１で撮影するため、撮影装置１１１で得られる画像において、深さの深い凹部からなるポロシティ５１１では、照明光が直接照射する右側の部分が明るく（白っぽく）なり、深さの深い凹部で影となる中央から左側の部分が暗く（黒っぽく）なる。これに対して、偏析５１２は、ポロシティ５１１のように影ができるほど凹部が深くないため、第１の照明装置１１３からの照明光が内部に入射し且つ内部の凹凸により拡散反射（乱反射）するため、撮影装置１１１で得られる画像においては、明るく（白く）表示されることになる。また、母材部５１３は、偏析５１２よりも粗度が細かく鏡面に近いため、第１の照明装置１１３から基準軸３０１に対して斜角に照射された照明光の大部分が正反射してしまい、基準軸３０１の方向に拡散反射（乱反射）する照明光は少なくなるため、撮影装置１１１で得られる画像においては、偏析５１２よりも少し暗く（黒っぽく）表示されることになる。

そして、第２の断面画像生成部１２１２は、例えば、上述した撮影装置１１１で得られた画像の平均輝度が白と黒との間の中間色に係る所定の輝度になるように当該画像の輝度補正を行って、図５（ｃ）に示す第２の断面画像５５０を生成する。この図５（ｃ）に示す第２の断面画像５５０には、図５（ａ）のポロシティ５１１の右側の部分に相当する画像領域５５１、図５（ａ）のポロシティ５１１の中央から左側の部分に相当する画像領域５５２、図５（ａ）の偏析５１２に相当する画像領域５５３、及び、図５（ａ）の母材部５１３に相当する画像領域５５４が示されている。

また、図５（ｃ）には、第３の断面画像生成部１２１３において、図５（ａ）に示す鋳片の断面２０１について、図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードの撮影制御を行うことにより生成した第３の断面画像５６０が示されている。図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードでは、基準軸３０１の右側に配設された第２の照明装置１１４から基準軸３０１に対して斜角に照明光が照射され、基準軸３０１に沿った方向から撮影装置１１１で撮影するため、撮影装置１１１で得られる画像において、深さの深い凹部からなるポロシティ５１１では、照明光が直接照射する左側の部分が明るく（白っぽく）なり、深さの深い凹部で影となる中央から右側の部分が暗く（黒っぽく）なる。これに対して、偏析５１２は、ポロシティ５１１のように影ができるほど凹部が深くないため、第２の照明装置１１４からの照明光が内部に入射し且つ内部の凹凸により拡散反射（乱反射）するため、撮影装置１１１で得られる画像においては、明るく（白く）表示されることになる。また、母材部５１３は、偏析５１２よりも粗度が細かく鏡面に近いため、第２の照明装置１１４から基準軸３０１に対して斜角に照射された照明光の大部分が正反射してしまい、基準軸３０１の方向に拡散反射（乱反射）する照明光は少なくなるため、撮影装置１１１で得られる画像においては、偏析５１２よりも少し暗く（黒っぽく）表示されることになる。

そして、第３の断面画像生成部１２１３は、例えば、上述した撮影装置１１１で得られた画像の平均輝度が白と黒との間の中間色に係る所定の輝度になるように当該画像の輝度補正を行って、図５（ｃ）に示す第３の断面画像５６０を生成する。この図５（ｃ）に示す第３の断面画像５６０には、図５（ａ）のポロシティ５１１の左側の部分に相当する画像領域５６１、図５（ａ）のポロシティ５１１の中央から右側の部分に相当する画像領域５６２、図５（ａ）の偏析５１２に相当する画像領域５６３、及び、図５（ａ）の母材部５１３に相当する画像領域５６４が示されている。

また、図５（ｃ）には、第４の断面画像生成部１２１４において、第２の断面画像５５０と第３の断面画像５６０とを差分処理（２つの断面画像の輝度値の差分を取った上で輝度の中間値（例えば輝度の最大値が２５５である場合には、１２８）を加える処理）することにより生成した第４の断面画像５７０が示されている。なお、図５（ｃ）に示す例では、第４の断面画像５７０として、第３の断面画像５６０から第２の断面画像５５０を差分処理して生成された断面画像を示している。この第４の断面画像５７０では、ポロシティ５１１に相当する領域に、白っぽい画像領域５７１と黒っぽい画像領域５７２（更には、中央部に中間色の画像領域５７３）が存在し、また、偏析５１２に相当する領域と母材部５１３に相当する領域に、中間色の画像領域５７４が存在している。ここで、第４の断面画像５７０において偏析５１２に相当する領域は、第２の断面画像５５０の画像領域５５３と第３の断面画像５６０の画像領域５６３がともに同じように白っぽい画像領域であるため、差分画像では中間色をとることになる。

また、図５（ｃ）には、第４の断面画像５７０における輝度を表した輝度グラフ５８０が示されている。この輝度グラフ５８０には、二値化処理部１２２で第４の断面画像５７０を二値化処理する際の第２の二値化閾値５８３の一例が示されている。また、図５（ｃ）に示すように、本実施形態の第２の二値化閾値５８３としては、上限閾値５８１と下限閾値５８２が設定される。

また、図５（ｃ）には、二値化処理部１２２において、第４の断面画像５７０を第２の二値化閾値５８３を用いて二値化処理することにより生成した第２の二値画像５９０が示されている。具体的に、二値化処理部１２２は、第４の断面画像５７０において、上限閾値５８１以上または下限閾値５８２未満の輝度値の領域を二値のうちの一方の値（例えば０）に係る黒色領域（第１領域）とし、上限閾値５８１未満で且つ下限閾値５８２以上の輝度値の領域を二値のうちの他方の値（例えば１）に係る白色領域（第２領域）として、第２の二値画像５９０を生成する。この第２の二値画像５９０では、図５（ａ）のポロシティ５１１に相当する領域に黒色領域（第１領域）５９１が存在し、図５（ａ）の偏析５１２や母材部５１３に相当する領域に白色領域（第２領域）５９２が存在している。

なお、図５（ｃ）に示す例では、第４の断面画像５７０として、第３の断面画像５６０から第２の断面画像５５０を差分処理して生成された断面画像を示しているが、本実施形態においてはこの態様に限定されるものではない。例えば、第４の断面画像５７０として、第２の断面画像５５０から第３の断面画像５６０を差分処理して生成された断面画像を適用する態様も、本実施形態として適用可能である。この態様を採用する場合、第４の断面画像５７０は、図５（ａ）に示すものとは反対に、画像領域５７１が黒っぽい画像領域となり、画像領域５７２が白っぽい画像領域となる。その結果、輝度グラフ５８０も、その輝度値の大きさが上下反対となるが、第２の二値化閾値５８３として上限閾値５８１と下限閾値５８２を設定しているため、二値化処理部１２２において第２の二値化閾値５８３を用いて第４の断面画像５７０を二値化処理することにより生成される第２の二値画像は、図５（ｃ）に示す第２の二値画像５９０と同様になると考えられる。

また、本実施形態においては、画像処理・制御装置１２０は、図３（ａ）に示す正反射撮影モードにおける第１の光路３１０と、図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードにおける第２の光路３２０と、図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードにおける第３の光路３３０の各光路における光路長が等しくなるように、光学系１１２を設定することが好適である。このようにすることにより、各断面画像の１画素当たりの撮影対象（鋳片の断面２０１）の大きさを同じにすることができる。

ここで、再び、図１の説明に戻る。
判別部１２３は、断面画像生成部１２１で生成された第１の断面画像と、断面画像生成部１２１で生成された第２の断面画像及び第３の断面画像に基づく第４の断面画像とに基づいて、鋳片の断面２０１に形成された偏析５１２とポロシティ５１１とを判別する処理を行う。具体的に、判別部１２３は、二値化処理部１２２で生成された、第１の断面画像に基づく第１の二値画像と第４の断面画像に基づく第２の二値画像とを用いて、鋳片の断面２０１に形成された偏析５１２とポロシティ５１１とを判別する処理を行う。この判別部１２３による判別方法について図５を用いて説明する。判別部１２３は、第１の二値画像５４０における黒色領域（第１領域）５４１及び黒色領域（第１領域）５４２のうち、第２の二値画像５９０の対応する領域に黒色領域（第１領域）が存在している場合には、当該第１の二値画像５４０における黒色領域（第１領域）にポロシティ５１１が形成されていると判定し、第２の二値画像５９０の対応する領域に黒色領域（第１領域）が存在していない場合には、当該第１の二値画像５４０における黒色領域（第１領域）に偏析５１２が形成されていると判定する。図５に示す例では、判別部１２３は、第１の二値画像５４０における黒色領域（第１領域）５４１にポロシティ５１１が形成されていると判定し、第１の二値画像５９０における黒色領域（第１領域）５４２に偏析５１２が形成されていると判定して、鋳片の断面２０１に形成された偏析５１２とポロシティ５１１とを判別する処理を行う。

以下、図１の説明を続ける。
判別結果出力部１２４は、判別部１２３による上述した判別結果（鋳片２００の偏析５１２及びポロシティ５１１に係る判別結果）を鋳片２００の分析結果として、例えば鋳片の断面２０１に係る各断面画像とともに、表示装置１４０に出力して表示させたり、外部装置Ｇに出力したりする。

入力装置１３０は、画像処理・制御装置１２０に対してユーザからの情報の入力や鋳片の断面２０１における撮影指示の入力等を行うものである。この入力装置１３０は、例えば、キーボードやポインティング・デバイスであるマウス等から構成されている。

表示装置１４０は、画像処理・制御装置１２０による制御に基づいて、判別結果出力部１２４から出力された情報等を表示する。また、外部装置Ｇは、画像処理・制御装置１２０と相互に通信可能に構成されている。

次に、本発明の実施形態に係る鋳片分析装置１００による鋳片分析方法の処理手順について説明を行う。

図６は、本発明の実施形態における全体的な処理手順の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１００において、例えば外部装置Ｇの一種である研磨装置は、鋳片の断面２０１を研磨して、鋳片の断面２０１をフラットにする。

続いて、ステップＳ２００において、例えば外部装置Ｇの一種であるエッチング処理装置は、ステップＳ１００で研磨された鋳片の断面２０１を、例えばピクリン酸を用いてエッチング処理を行う。その後、必要に応じて、鋳片の断面２０１の汚れを研磨により除去する。

続いて、ステップＳ３００において、鋳片分析装置１００の画像処理・制御装置１２０は、例えば入力装置１３０から入力された鋳片の断面２０１における撮影指示に基づいて、鋳片分析装置１００の鋳片断面撮影機構１１０を制御して、エッチング処理が施された鋳片の断面２０１を撮影して、断面画像を生成する処理を行う。

続いて、ステップＳ４００において、鋳片分析装置１００の画像処理・制御装置１２０は、ステップＳ３００の処理の結果得られた断面画像を画像処理して、鋳片２００の分析（より具体的には、鋳片２００の偏析５１２及びポロシティ５１１に係る分析）を行う。

続いて、ステップＳ５００において、鋳片分析装置１００の画像処理・制御装置１２０或いは外部装置Ｇは、ステップＳ４００における分析結果に基づいて、次工程以降の処理（例えば、そのまま圧延するか振り替えするか等）を決定する。

例えば、偏析５１２が少数且つ少量でポロシティ５１１が存在する鋳片２００の場合には、偏析５１２による強度低下が考え難く、また、ポロシティ５１１は圧延により消失することも考えられるため、次工程以降の処理としてそのまま圧延することを決定する。なお、この次工程以降の処理として圧延を行う場合に、当初は板厚の厚い製品向けとしていたが、ポロシティ５１１の大きさが大きく当該板厚の圧延ではポロシティ５１１が消失しないと考えられる場合には、当該ポロシティ５１１が消失すると考えられる板厚の薄い他の製品に振り替えることを決定することも適用可能である。
また、例えば、偏析５１２が多数且つ大量に存在する鋳片２００の場合には、偏析５１２による強度低下が考えられるため、当初は強度に関して品質基準の厳しい製品向けとしていたものを、強度に関して品質基準の緩い他の製品に振り替えることを決定する。

さらに、偏析５１２とポロシティ５１１とでは、その発生原因が異なるため、偏析５１２及びポロシティ５１１の数や大きさ等に応じて、当該鋳片２００の製造工程におけるフィードバック先を決定するようにしてもよい。

次に、図６のステップＳ３００における鋳片断面撮影及び断面画像生成処理の詳細な処理手順について説明する。

図７は、図６のステップＳ３００における鋳片断面撮影及び断面画像生成処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図７のフローチャートの説明において、撮影モードには、図３（ａ）に示す正反射撮影モードと、図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードと、図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードとがあるものとする。また、図７のフローチャートの説明において、撮影モードの設定は、図３（ａ）に示す正反射撮影モード、図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モード、図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードの順に設定される形態について説明するが、本発明においてはこの形態に限定されるものではなく、他の撮影モードの順番で設定してもよい。また、図７のフローチャートの開始の際には、第１の照明装置１１３及び第２の照明装置１１４は、ともに消灯しているものとする。

まず、ステップＳ３０１において、画像処理・制御装置１２０は、最初の撮影モードを設定する。本実施形態では、上述したように、図３（ａ）に示す正反射撮影モード、図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モード、図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードの順に撮影モードを設定することを想定しているため、ここでは、最初の撮影モードとして、図３（ａ）に示す正反射撮影モードを設定する。

続いて、ステップＳ３０２において、画像処理・制御装置１２０は、現在設定されている撮影モードが正反射撮影モードであるか否かを判断する。

ステップＳ３０２の判断の結果、現在設定されている撮影モードが正反射撮影モードである場合には（Ｓ３０２／ＹＥＳ）、ステップＳ３０３に進む。
ステップＳ３０３に進むと、第１の断面画像生成部１２１１は、図３（ａ）に示すように、可動ミラー１１２１を光路から外す処理を行う。

続いて、ステップＳ３０４において、第１の断面画像生成部１２１１は、第２の照明装置１１４の消灯を維持した上で、第１の照明装置１１３を点灯させる処理を行う。

続いて、ステップＳ３０５において、第１の断面画像生成部１２１１は、図４（ａ）に示すように鋳片断面撮影機構１１０を走査（移動）させながら、図３（ａ）に示すように、第１の照明装置１１３から交点３０２に向けて照明光を照射させ、当該照明光の正反射方向から鋳片の断面２０１を撮影装置１１１に撮影させる制御を行う。

続いて、ステップＳ３０６において、第１の断面画像生成部１２１１は、ステップＳ３０５の撮影により得られた画像に対して、上述した輝度補正を行って、第１の断面画像を生成する。ここでは、例えば、図５（ｂ）に示す第１の断面画像５２０を生成する。

ステップＳ３０６の処理が終了すると、ステップＳ３０７に進む。
ステップＳ３０７に進むと、画像処理・制御装置１２０は、図３（ａ）に示す正反射撮影モード、図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モード及び図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードにおける全ての撮影モードが終了したか否かを判断する。ここでは、最初の撮影モードである図３（ａ）に示す正反射撮影モードが終了した段階であるため、否定判断されることになる。

ステップＳ３０７の判断の結果、全ての撮影モードについては未だ終了していない場合には（Ｓ３０７／ＮＯ）、ステップＳ３０８に進む。
ステップＳ３０８に進むと、画像処理・制御装置１２０は、次の撮影モードを設定する。ここでは、最初の撮影モードである図３（ａ）に示す正反射撮影モードが終了した段階であるため、次の撮影モードとして、図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードを設定する。この図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードの設定に伴い、現在点灯させている照明装置（ここでは、第１の照明装置１１３）を消灯する処理も行う。

ステップＳ３０８の処理が終了すると、ステップＳ３０２に戻る。
ここでは、現在設定されている撮影モードが図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードであるとして説明を行う。この場合、ステップＳ３０２において、現在設定されている撮影モードが正反射撮影モードでないと判断され（Ｓ３０２／ＮＯ）、ステップＳ３０９に進む。

ステップＳ３０９に進むと、第２の断面画像生成部１２１２は、図３（ｂ）に示すように、可動ミラー１１２１を光路に入れる処理を行う。

続いて、ステップＳ３１０において、画像処理・制御装置１２０は、現在設定されている撮影モードが第１のステレオ撮影モードであるか否かを判断する。ここでは、現在設定されている撮影モードが図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードであるため、肯定判断されることになる。

ステップＳ３１０の判断の結果、現在設定されている撮影モードが第１のステレオ撮影モードである場合には（Ｓ３１０／ＹＥＳ）、ステップＳ３１１に進む。
ステップＳ３１１に進むと、第２の断面画像生成部１２１２は、第２の照明装置１１４の消灯を維持した上で、第１の照明装置１１３を点灯させる処理を行う。

続いて、ステップＳ３１２において、第２の断面画像生成部１２１２は、図４（ｂ）に示すように鋳片断面撮影機構１１０を走査（移動）させながら、図３（ｂ）に示すように、第１の照明装置１１３から交点３０２に向けて照明光を照射させ、基準軸３０１に沿った方向から鋳片の断面２０１を撮影装置１１１に撮影させる制御を行う。

続いて、ステップＳ３１３において、第２の断面画像生成部１２１２は、ステップＳ３１２の撮影により得られた画像に対して、上述した輝度補正を行って、第２の断面画像を生成する。ここでは、例えば、図５（ｃ）に示す第２の断面画像５５０を生成する。
その後、ステップＳ３０７に進むが、ここでは、２番目の撮影モードである図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードが終了した段階であるため、否定判断されて（Ｓ３０７／ＮＯ）、ステップＳ３０８に進み、次の撮影モードとして、図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードを設定する。この図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードの設定に伴い、現在点灯させている照明装置（ここでは、第１の照明装置１１３）を消灯する処理も行う。

ステップＳ３０８の処理が終了すると、ステップＳ３０２に戻る。
ここでは、現在設定されている撮影モードが図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードであるとして説明を行う。この場合、ステップＳ３０２において、現在設定されている撮影モードが正反射撮影モードでないと判断され（Ｓ３０２／ＮＯ）、ステップＳ３０９に進む。

ステップＳ３０９に進むと、第３の断面画像生成部１２１３は、図３（ｃ）に示すように、可動ミラー１１２１を光路に入れる処理を行う。

続いて、ステップＳ３１０において、画像処理・制御装置１２０は、現在設定されている撮影モードが第１のステレオ撮影モードであるか否かを判断する。ここでは、現在設定されている撮影モードが図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードであるため、否定判断されることになる。

ステップＳ３１０の判断の結果、現在設定されている撮影モードが第１のステレオ撮影モードでない場合には（Ｓ３１０／ＮＯ）、現在設定されている撮影モードが第２のステレオ撮影モードであるとして、ステップＳ３１４に進む。
ステップＳ３１４に進むと、第３の断面画像生成部１２１３は、第１の照明装置１１３の消灯を維持した上で、第２の照明装置１１４を点灯させる処理を行う。

続いて、ステップＳ３１５において、第３の断面画像生成部１２１３は、図４（ｃ）に示すように鋳片断面撮影機構１１０を走査（移動）させながら、図３（ｃ）に示すように、第２の照明装置１１４から交点３０２に向けて照明光を照射させ、基準軸３０１に沿った方向から鋳片の断面２０１を撮影装置１１１に撮影させる制御を行う。

続いて、ステップＳ３１６において、第３の断面画像生成部１２１３は、ステップＳ３１５の撮影により得られた画像に対して、上述した輝度補正を行って、第３の断面画像を生成する。ここでは、例えば、図５（ｃ）に示す第３の断面画像５６０を生成する。
その後、ステップＳ３０７に進み、ここでは、最後（３番目）の撮影モードである図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードが終了した段階であるため、肯定判断される（Ｓ３０７／ＹＥＳ）。そして、画像処理・制御装置１２０は、現在点灯させている照明装置（ここでは、第２の照明装置１１４）を消灯する処理を行った上で、図７に示すフローチャートの処理を終了する。

次に、図６のステップＳ４００における鋳片分析処理の詳細な処理手順について説明する。

図８は、図６のステップＳ４００における鋳片分析処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ４０１において、第４の断面画像生成部１２１４は、ステップＳ３１３で生成された第２の断面画像と、ステップＳ３１６で生成された第３の断面画像とを差分処理して、第４の断面画像を生成する。ここでは、例えば、図５（ｃ）に示す第４の断面画像５７０を生成する。

続いて、ステップＳ４０２において、二値化処理部１２２は、ステップＳ３０６で生成された第１の断面画像５２０を第１の二値化閾値５３１を用いて二値化処理して、第１の二値画像を生成する。ここでは、例えば、図５（ｂ）に示す第１の二値画像５４０を生成する。

続いて、ステップＳ４０３において、二値化処理部１２２は、ステップＳ４０１で生成された第４の断面画像５７０を第２の二値化閾値５８３を用いて二値化処理して、第２の二値画像を生成する。ここでは、例えば、図５（ｃ）に示す第２の二値画像５９０を生成する。

続いて、ステップＳ４０４において、ステップＳ４０２で生成された第１の二値画像５４０と、ステップＳ４０３で生成された第２の二値画像とを用いて、鋳片の断面２０１に形成された偏析５１２とポロシティ５１１とを判別する処理を行う。

このステップＳ４０４の判別部１２３による判別方法について図５を用いて説明する。判別部１２３は、第１の二値画像５４０における黒色領域（第１領域）５４１及び黒色領域（第１領域）５４２のうち、第２の二値画像５９０の対応する領域に黒色領域（第１領域）が存在している場合には、当該第１の二値画像５４０における黒色領域（第１領域）にポロシティ５１１が形成されていると判定し、第２の二値画像５９０の対応する領域に黒色領域（第１領域）が存在していない場合には、当該第１の二値画像５４０における黒色領域（第１領域）に偏析５１２が形成されていると判定する。図５に示す例では、判別部１２３は、第１の二値画像５４０における黒色領域（第１領域）５４１にポロシティ５１１が形成されていると判定し、第１の二値画像５４０における黒色領域（第１領域）５４２に偏析５１２が形成されていると判定して、鋳片の断面２０１に形成された偏析５１２とポロシティ５１１とを判別する処理を行う。

その後、判別結果出力部１２４は、判別部１２３による上述した判別結果（鋳片２００の偏析５１２及びポロシティ５１１に係る判別結果）を鋳片２００の分析結果として、例えば鋳片の断面２０１に係る各断面画像とともに、表示装置１４０に出力して表示させたり、外部装置Ｇに出力したりする。

以上の処理が終了すると、図８に示すフローチャートの処理を終了する。

［実施例］
次に、本発明の実施形態における実施例について説明する。

本発明の実施形態における実施例では、図２に示す撮影装置１１１として、８１９２画素のラインカメラを適用した。さらに、撮影装置１１１は、レンズとして焦点距離が５０ｍｍのものを使用し、レンズと被写体である鋳片の断面２０１との光路長（ここでは、図３に示す第１の光路３１０、第２の光路３２０及び第３の光路３３０の全ての光路における光路長）を３８０ｍｍとし、画像分解能を５０μｍとした。

また、本発明の実施形態における実施例では、図２において、角度θ₁を４０°とし、また、角度θ₂を４５°とした。また、測定対象としては、鋳片の断面２０１を研磨し、ピクリン酸を用いて３時間程度のエッチング処理をしたものを用いた。

図９は、本発明の実施形態における実施例を示し、図１の断面画像生成部１２１で生成した第１の断面画像、第２の断面画像、第３の断面画像及び第４の断面画像の一例を示す図である。

図９（ａ）は、破線領域９０１内に径が０．８ｍｍ程度のポロシティ５１１が存在する場合の第１の断面画像９１０、第２の断面画像９２０、第３の断面画像９３０及び第４の断面画像９４０を示している。また、図９（ｂ）は、破線領域９０２内に径が０．５ｍｍ程度のポロシティ５１１が存在する（図９（ｂ）では、上下に複数のポロシティが存在している）場合の第１の断面画像９５０、第２の断面画像９６０、第３の断面画像９７０及び第４の断面画像９８０を示している。具体的に、第４の断面画像９４０及び９８０において、図５を用いて説明したように、白と黒を含む画像領域にポロシティ５１１が存在している。

正反射撮影モードの撮影により得られた第１の断面画像９１０及び９５０では、図５を用いて説明したように、偏析５１２とポロシティ５１１とはともに黒っぽく映るため、当該第１の断面画像のみからは偏析５１２とポロシティ５１１との判別は困難である。これに対して、図５を用いて説明したように、第４の断面画像９４０及び９８０では、ポロシティ５１１は白と黒を含む画像領域として表されるのに対して、偏析５１２は中間色の画像領域として表されるため、当該第４の断面画像と第１の断面画像から、偏析５１２とポロシティ５１１とを判別することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る鋳片分析装置１００は、第１の断面画像５２０に基づき生成された第１の二値画像５４０と、第２の断面画像５５０及び第３の断面画像５６０に基づく第４の断面画像５７０に基づき生成された第２の二値画像５９０とを用いて、鋳片の断面２０１に形成された偏析５１２とポロシティ５１１とを判別するようにしている。かかる構成によれば、図５を用いて説明したように、鋳片における偏析とポロシティとを精度良く判別することができる。

また、本実施形態に係る鋳片分析装置１００では、図３（ａ）に示す正反射撮影モードにおける第１の光路３１０と、図３（ｂ）に示す第１のステレオ撮影モードにおける第２の光路３２０と、図３（ｃ）に示す第２のステレオ撮影モードにおける第３の光路３３０の各光路における光路長が等しくなるように、光学系１１２を設定するようにしている。かかる構成によれば、各断面画像の１画素当たりの撮影対象（鋳片の断面２０１）の大きさを同じにすることができるため、より高精度で鋳片における偏析とポロシティとを判別することができる。

（その他の実施形態）
上述した本発明の実施形態では、正反射撮影モードによる撮影の際に第１の照明装置１１３から照明光を照射する形態について説明を行ったが、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。例えば、図２に示す撮影装置１１１及び光学系１１２の配置を変更して、第２の照明装置１１４から照明光を照射することによって正反射撮影モードによる撮影を行う形態も、本発明に含まれる。即ち、本発明においては、一対の照明手段である第１の照明装置１１３及び第２の照明装置１１４のうちのいずれか１つの照明装置から照明光を照射することによって正反射撮影モードによる撮影を行う形態であればよい。

また、上述した本発明の実施形態では、鋳片断面撮影機構１１０と鋳片の断面２０１とを相対的に移動させて撮影を行う形態として、図４に示すように鋳片の断面２０１に対して鋳片断面撮影機構１１０を移動させる形態について説明を行ったが、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。例えば、図４に示す例とは反対に、鋳片断面撮影機構１１０に対して鋳片の断面２０１を移動させて撮影を行う形態も、本発明に適用可能である。

また、上述した本発明の実施形態では、基準軸３０１として、鋳片の断面２０１と直交する直交軸を適用する形態について説明を行ったが、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。本発明においては、基準軸３０１として直交軸を適用することが好適ではあるが、鋳片の断面２０１と交差する軸であれば鋳片の断面２０１と略直交する軸などの他の軸を適用することも可能である。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。
即ち、上述した本発明の実施形態に係る鋳片分析装置１００の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明に含まれる。

なお、上述した本発明の実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００：鋳片分析装置、１１０：鋳片断面撮影機構、１１１：撮影装置、１１２：光学系、１１３：第１の照明装置、１１４：第２の照明装置、１２０：画像処理・制御装置、１２１：断面画像生成部、１２１１：第１の断面画像生成部、１２１２：第２の断面画像生成部、１２１３：第３の断面画像生成部、１２１４：第４の断面画像生成部、１２２：二値化処理部、１２３：判別部、１２４：判別結果出力部、１３０：入力装置、１４０：表示装置、２００：鋳片、２０１：鋳片の断面、Ｇ：外部装置、５１０：鋳片の断面形状、５１１：ポロシティ、５１２：偏析、５１３：母材部、５２０：第１の断面画像、５３０：輝度グラフ、５４０：第１の二値画像、５５０：第２の断面画像、５６０：第３の断面画像、５７０：第４の断面画像、５８０：輝度グラフ、５９０：第２の二値画像

Claims

鋳片の分析を行う鋳片分析装置であって、
エッチング処理が施された前記鋳片の断面を撮影する撮影手段と、
前記断面と交差する基準軸を挟むようにして配置された一対の照明手段と、
前記一対の照明手段のうちのいずれか１つの照明手段から前記断面と前記基準軸との交点に向けて照明光を照射させ、当該照明光の正反射方向から前記断面を前記撮影手段に撮影させて第１の断面画像を生成し、前記一対の照明手段のうちの第１の照明手段から前記交点に向けて照明光を照射させ、前記基準軸に沿った方向から前記断面を前記撮影手段に撮影させて第２の断面画像を生成し、前記一対の照明手段のうちの第２の照明手段から前記交点に向けて照明光を照射させ、前記基準軸に沿った方向から前記断面を前記撮影手段に撮影させて第３の断面画像を生成する断面画像生成手段と、
前記第１の断面画像、前記第２の断面画像および前記第３の断面画像に基づいて、前記断面に形成された偏析とポロシティとを判別する判別手段と
を有することを特徴とする鋳片分析装置。
前記断面画像生成手段は、前記第２の断面画像と前記第３の断面画像とを差分処理して、第４の断面画像を更に生成し、
前記判別手段は、前記第１の断面画像と前記第４の断面画像とに基づいて、前記断面に形成された偏析とポロシティとを判別することを特徴とする請求項１に記載の鋳片分析装置。
前記第１の断面画像を第１の二値化閾値を用いて二値化処理して第１の二値画像を生成するとともに、前記第４の断面画像を第２の二値化閾値を用いて二値化処理して第２の二値画像を生成する二値化処理手段を更に有し、
前記判別手段は、前記第１の二値画像と前記第２の二値画像とを用いて、前記断面に形成された偏析とポロシティとを判別することを特徴とする請求項２に記載の鋳片分析装置。
前記二値化処理手段は、
前記第１の二値画像を生成する際に、前記第１の断面画像において前記第１の二値化閾値未満の輝度値の領域を二値のうちの一方の値に係る第１領域とし、前記第１の断面画像において前記第１の二値化閾値以上の輝度値の領域を二値のうちの他方の値に係る第２領域とし、
前記第２の二値画像を生成する際に、前記第２の二値化閾値として上限閾値と下限閾値とを設定し、前記第４の断面画像において前記上限閾値以上または前記下限閾値未満の輝度値の領域を二値のうちの一方の値に係る第１領域とし、前記第４の断面画像において前記上限閾値未満で且つ前記下限閾値以上の輝度値の領域を二値のうちの他方の値に係る第２領域とし、
前記判別手段は、前記第１の二値画像における第１領域のうち、前記第２の二値画像の対応する領域に第１領域が存在している場合には、当該第１の二値画像における第１領域にポロシティが形成されていると判定し、前記第２の二値画像の対応する領域に第１領域が存在していない場合には、当該第１の二値画像における第１領域に偏析が形成されていると判定する
ことを特徴とする請求項３に記載の鋳片分析装置。
前記撮影手段は、光学系を介して前記断面を撮影するものであり、
前記断面画像生成手段は、前記光学系の設定によって前記正反射方向から前記断面を前記撮影手段に撮影させて前記第１の断面画像を生成し、前記光学系の設定によって前記基準軸に沿った方向から前記断面を前記撮影手段に撮影させて前記第２の断面画像を生成し、前記光学系の設定によって前記基準軸に沿った方向から前記断面を前記撮影手段に撮影させて前記第３の断面画像を生成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の鋳片分析装置。
前記光学系は、可動ミラーと固定ミラーとを含み構成されており、
前記第１の照明手段または前記第２の照明手段から照射された照明光が前記断面で反射して前記撮影手段に入射するまでの光路に対して、前記可動ミラーを挿抜する設定を行うことによって、前記第１の断面画像、前記第２の断面画像および前記第３の断面画像が生成されることを特徴とする請求項５に記載の鋳片分析装置。
前記第１の断面画像を生成する際の撮影において照明光が前記断面で反射してから前記撮影手段に入射するまでの第１の光路と、前記第２の断面画像を生成する際の撮影において照明光が前記断面で反射してから前記撮影手段に入射するまでの第２の光路と、前記第３の断面画像を生成する際の撮影において照明光が前記断面で反射してから前記撮影手段に入射するまでの第３の光路の各光路における光路長が等しくなるように、前記光学系を設定することを特徴とする請求項５または６に記載の鋳片分析装置。
前記撮影手段および前記一対の照明手段を含む撮影機構が設けられており、
前記断面画像生成手段は、前記撮影機構と前記断面とを相対的に移動させながら、前記第１の断面画像、前記第２の断面画像および前記第３の断面画像を生成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の鋳片分析装置。
鋳片の分析を行う鋳片分析装置による鋳片分析方法であって、
前記鋳片分析装置は、エッチング処理が施された前記鋳片の断面を撮影する撮影手段と、前記断面と交差する基準軸を挟むようにして配置された一対の照明手段と、を備えており、
前記一対の照明手段のうちのいずれか１つの照明手段から前記断面と前記基準軸との交点に向けて照明光を照射させ、当該照明光の正反射方向から前記断面を前記撮影手段に撮影させて第１の断面画像を生成し、前記一対の照明手段のうちの第１の照明手段から前記交点に向けて照明光を照射させ、前記基準軸に沿った方向から前記断面を前記撮影手段に撮影させて第２の断面画像を生成し、前記一対の照明手段のうちの第２の照明手段から前記交点に向けて照明光を照射させ、前記基準軸に沿った方向から前記断面を前記撮影手段に撮影させて第３の断面画像を生成する断面画像生成ステップと、
前記第１の断面画像、前記第２の断面画像および前記第３の断面画像に基づいて、前記断面に形成された偏析とポロシティとを判別する判別ステップと
を有することを特徴とする鋳片分析方法。
請求項９に記載の鋳片分析方法における各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。